Este efecto se manifiesta cuando varía la posición relativa entre un emisor y un receptor, de ondas ultrasónicas. Se pueden dar una serie de casos que trataremos a continuación. Denotamos f0 a la frecuencia que emite el emisor, fd será la frecuencia Doppler también denotada como Δf, c será la velocidad de propagación en el medio, y v la velocidad con la que se mueve el receptor o el emisor, según corresponda. Consideramos las siguientes situaciones:
Emisor en reposo y receptor en movimiento:
Receptor en reposo y emisor en movimiento:
Si el emisor se mueve con una velocidad mucho mayor que a la que se propaga el sonido en ese medio se producen las llamadas ondas Mach, una representación de las mismas la podemos ver en la siguiente figura.
→ Voy a dar una serie de valores típicos cuando se está intentando medir la velocidad del flujo sanguíneo:
* Si f0 = 2MHz, v = 100 mm/s y θ = 0º ⇒ fd = 260 Hz
* Si f0 = 2.4MHz, v = 60 cm/s y θ = 60º ⇒ fd = 950 Hz
¡ Por lo tanto, frecuencias en el rango audible, es decir, que mediante estos sistemas es posible oír el paso de la sangre, hecho muy importante en las exploraciones cardiológicas. !
Para ilustrar mucho mejor el efecto Doppler, tenemos a continuación un physlet, podemos variar la velocidad e incluso tomarlo su sentido clásico o relativista. El applet ha sido proporcionado por Davidson College (click en la imagen para ir a su sitio web).
Vary the velocity and notice the wavelength shift ahead of and behind the source. A
shock wave, i.e., sonic boom, can be seen to form if the speed of the source is comparable
to the phase velocity.
A continuación en el vídeo vemos la estela que deja el avión, en forma de cono, como la imagen antes mostrada. Esto se debe a que en el aire existen partículas de agua en suspensión, y debido a la rarefacciones y compresiones de presión que produce el sonido del avión, la temperatura de ebullición del agua disminuye, en el caso de las rarefacciones, y como la temperatura ambiente lo permite, pasa a estado gaseoso.
